煙氣CEMS現場檢查說明 內蒙古自治區污染物在線監控中心王曉東 污染源自動監控工作管理體系介紹煙氣在線監測系統的簡要介紹現場檢查 目錄 網絡結構 網絡結構 排污企業負責運行維護 環保部門負責運行維護 聯通公司負責運行維護 污染源自動監控工作管理體系 污染源自動監控管理辦法 國家環?？偩至畹?8號 對自動監控設備等相關概念進行了定義 第三條 自動監控設備是指在污染源現場安裝的用于監控 監測污染物排放的儀器 流量 速 計 污染治理設施運行記錄儀和數據采集傳輸儀等儀器 儀表 是污染防治設施的組成部分 明確了各部門之間的職責 第六條 提出了第三方運行維護 第十三條 國家重點監控企業污染源自動監測數據有效性審核辦法 定義了有效數據 第三條 提出了數據的應用 第四條 有效的國控企業污染源自動監測數據是國控企業計算主要污染物排放數量和確定達標排放的依據 是環境保護主管部門總量考核 監督執法 排污申報核定等工作的礎 規定了企業對安裝的自動監測設備的正常運行負責 第六條 2020年3月14日 驗收合格 考核合格 考核不合格 考核合格 無效數據 有效數據 第一次 第二次 第三次 有效數據 無效數據 有效數據 企業采取人工監測方法向環保部門每天報送4次數據 每次間隔不超過6小時 對自動監控設施的運行進行了定義 第三條 自動監控設施的運行 是指從事自動監控設施操作 維護和管理 保證設施正常運行的活動 分為委托給有資質的專業化運行單位的社會化運行和排污單位自運行兩種方式 對從事運行維護的單位 人員做了相應該規定 第十條 第十一條 規定了委托單位及運行單位的權利和義務 污染源自動監控設施運行管理辦法 對信息傳輸與交換進行了定義 第四條 對數據上報方式進行了分類 第十六條 污染源在線自動監控信息傳輸規定 污染源自動監控設施現場監督檢查辦法 規定了各級環保部門要開展現場監督檢查工作規定了現場監督檢查的內容及流程規定了現場監督檢查的成果 采樣主要有三種方式直接抽取法冷干式熱濕式稀釋抽取法 清潔空氣 典型稀釋比100 1 直接測量法 在位法 煙氣在線監測設備 氣態污染物CEMS基本分類 CEMS各指標基本分析技術 1 直接 完全 抽取法 直接從煙道 囪 中完全抽取煙氣 然后通過氣體預處理系統 在送至分析儀 特點 經濟實用 安裝方便 運營成本低 適用范圍廣 缺點 污染源前端建設要求高 如取樣頭 取樣管易堵 氣體預處理難度大 需加伴熱裝置 產品廠家 德國SICK 西門子 北京雪迪龍 錦州華冠等公司 直接抽取法對伴熱管線的要求 采樣伴熱管的長度從探頭到除濕裝置或分析儀的整條管路長度不宜超過76m 其走向應向下傾斜 角度不得小于5 并在每隔4 5m處裝線卡箍固定 其走向為向上傾斜和出現U字形或V字形的布線 均容易形成水封 造成有害氣體的損失 使監測結果偏低 采樣伴熱管的溫度設置不得低于120 采樣伴熱管的溫度低于120 煙氣容易在采樣內結露 形成水珠 吸附二氧化硫 使監測結果偏低 取樣探頭 由于煙氣中含有顆粒物和水分 而顆粒物與冷凝水形成的結晶塊易堵塞采樣頭 取樣頭過濾器是我們必選易耗件之一 我們通常將取樣頭 含過濾器 加熱至160 防止結晶情況發生 根據經驗看采用10 m 20 m粒徑的過濾器可有效地解決這一問題 太小如1 m 10 m的過濾器 氣體通過都很困難 需要增加泵的抽力 采樣管 樣氣經取樣頭進入采樣管后 必須對其管路保溫和加熱 使其溫度高于煙溫 同樣防止結晶發生 尤其在鋪線時彎角必須 120 走向 由上至下 直接 完全抽取法原理框圖 煙氣分析主機 20 加熱采樣探頭 加熱傳輸管線 數據運算 輸出 分析測量單元 樣氣預處理系統 標定控制系統 1 采樣探頭堵塞 漏氣 2 采樣管堵塞 3 取樣頭 伴熱帶加熱失效 4 采樣管路漏氣 5 SO2損失增加 6 排水系統失靈 濕度報警 7 預處理系統失效 8 過濾部件失效 2 稀釋抽取法 抽取少量煙氣 用清潔干燥氣體稀釋后 通常采用100 1的大比例稀釋 送至分析儀 特點 無需氣體預處理系統 可長距離傳輸 探頭校準 取樣量小 過濾介質負擔小 探頭維護量少 缺點 不適合低濃度測量 稀釋氣質量要求高 稀釋比例需要隨時校準 濕基測量 需轉換干基煙氣數值 運營 維護成本高 專業技術要求高 產品廠家 美國熱電子 北京航天益來等公司 國內應用較少 稀釋抽取法工作原理框圖 23 煙氣分析主機 23 稀釋采樣探頭 傳輸管線 數據運算 輸出 分析測量單元 樣氣預處理系統 標定控制系統 儀表氣控制單元 稀釋抽取法典型氣路原理圖 稀釋抽取法常見故障 1 采樣頭堵塞 2 管路漏氣 3 稀釋比例不準 4 過濾器件失效 5 采樣流量降低 6 零點氣處理不純 3 直接測量法 探頭直接插入煙道 采用電化學或光電傳感器 不需要采樣和預處理系統 測量污染物濃度 根據探頭構造不同可分內置 外置兩種 直接測量系統采用分析原理主要是 差分吸收光譜原理 對于不同波長的光的吸收 符合朗伯 比爾定律 特點 結構簡單 安裝方便 不需要采樣和預冷凝 對SO2直接測量的范圍精度可以保障 缺點 調試復雜 不易維護 探頭易受水滴 腐蝕性氣體 震動影響較大 所以探頭防護非常重要 對NOX需另置儀表 O2則一般采用氧化鋯進行測量 測量數據需轉換標況下干煙氣 溫度 壓力影響其分析結果 需隨時校準溫度 壓力 通常不能在線校準零點 量程 產品廠家 有北京牡丹 銅陵藍盾等公司 應用較少 現在常見的幾種形式的CEMS產品 采用直接抽取冷凝式的非分光紅外法煙氣監測儀SICK 雪迪龍 島津 北京天融 錦州華冠 采用稀釋抽取式的非分光紅外法煙氣監測儀世紀藍天 中綠環保 采用直接抽取冷凝式的雙波長紫外法煙氣監測儀青島佳明 采用稀釋抽取式的紫外熒光 化學發光法煙氣監測儀美國熱電 航天益來 中興環保等 采用直接抽取熱濕式的紫外差分法煙氣監測儀聚光科技 關于CEMS的說明 6 現場檢查方法 經驗介紹 1 現場檢查的流程2 檢查的核心 方法3 廢氣自動監控設施檢查4 DCS系統檢查5 廢水自動監控設施檢查 現場檢查一般方法 1 查 歷史記錄 運維臺帳 2 看 儀器運行情況 3 測 現場測試 4 聽 聽取介紹 5 問 詢問運維單位 6 錄 填寫檢查清單和現場調查筆錄 污染源自動監控設施檢查的核心 抓住現場端工作的三個核心 看設備調參數查數據 現場主要檢查那些東西 1 監測站房建設的規范性2 采樣點位的規范性3 采樣平臺 爬梯是否符合要求4 設備的運行狀況 數據傳輸情況依據 國控重點污染源自動監控項目監控現場端建設規范 75規范 76規范 分析小屋 監測站房的基礎荷載強度2000kg m2 其面積應 7m2 空間高度應 2 8m 站房建在標高0m處空調 采暖設備 室內溫度25 35 濕度 85 RH站房內應安裝排風扇最好有UPS電源 固定污染源煙氣CEMS安裝位置示意圖 1 采樣點位應優先選擇在垂直管段和煙道負壓區域 2 采樣點位應避開煙道彎頭和斷面急劇變化的部位 對于顆粒物CEMS 應設置在距彎頭 閥門 變徑管下游方向不小于4倍煙道直徑 以及距上述部件上游方向不小于2倍煙道直徑處 對于氣態污染物CEMS 應設置在距彎頭 閥門 變徑管下游方向不小于2倍煙道直徑 以及距上述部件上游方向不小于0 5倍煙道直徑處 如不在以上位置時 應盡可能選擇在氣流穩定的斷面 且采樣點位前直管段的長度應大于后直管段的長度 對采樣平臺的要求 面積應不小于5m2平臺寬度與長度應不小于2m 或平臺的寬度應不小于采樣槍長度外延1m周圍設置1 2m以上的安全防護欄取樣口垂直間距大于1 75m時 應設置雙層取樣操作平臺 對參比孔的要求 參比孔應在CEMS監測斷面下游 并盡量靠近參比孔內徑不小于80mm 裝法蘭 正壓煙道或有毒氣時 應采用帶閘板閥的密封采樣孔采樣點位置和數目 按照 固定污染源排氣中顆粒物和氣態污染物采樣方法 GB T16157 1996 中4 2 4所述來布置應配備方便 安全的爬梯或電梯 大尺寸煙道兩側多層采樣平臺 爬梯的要求 操作平臺與地面之間應易安全通行 當采樣平臺設置在離地面高度 5米的位置時 應有通往平臺的Z字梯 旋梯 升降梯 爬梯寬度應不小于0 9米 禁止使用直爬梯 看設備 1 看測點 采樣單元2 檢查CEMS是否按照規范鋪設檢測管線 伴熱 冷凝情況 3 看分析單元 廢氣采樣管路 問題 漏氣 積水 管材過度吸附 管道堵塞或氣路不暢 基本要求 確保氣樣無變質的送到儀器 安裝在煙囪上的煙氣采樣探頭 探頭與加熱管無松動用手背感測加熱狀況探頭 不正常運行情形判別 采樣探頭內部及濾芯玷污和堵塞 采樣伴熱管的長度不宜過長 通常在在76m以內 且其走向向下傾斜度大于5 管路無低凹或凸起 伴熱管溫度應大于120 不正常運行情形判別 a 目測加熱導管存在平直的管段或明顯U型管段 b 管線存在紐結 纏繞或斷裂的現象 c 伴熱管溫度小于120 反吹氣壓縮機檢查不正常運行情形判別 a 反吹周期大于8hb 空壓機表頭壓力小于4kg cm2或大于7kg cm2 c 反吹時間不符合儀器說明書要求 采樣泵檢查不正常情況判別 手摸感覺有無規律震動 劇烈震動后果 異常震動時可能造成泵隔膜破損 空氣進入 測試值異常 氣水分離器工作正常氣水分離器溫度應低于露點或與登記備案一致 其濾芯應保持干燥狀態 不變色 不正常運行情形判別 a 氣水分離器冷凝器溫度高于露點溫度或與登記備案不一致 b 長時間無液態水排出 c 干燥器濾芯變色 氣水分離器濾芯由白色變為其他顏色前置冷凝器工作正常 其溫度略高于體溫主冷凝器正常狀況 右上角指示燈應是閃爍狀態 標準氣體 標準氣體鋼瓶號和標簽信息 濃度值 生產廠商 有效期 不確定度等 標氣鋼瓶內壓力 和初始壓力對比 減壓閥的情況 腐蝕或損壞 標氣瓶有序擺放 用標準氣體檢查時 CEMS測定值與參考值的相對誤差不超過 5 否則初步判斷采樣單元單元和儀器異常 濃度換算關系 1 mol mol 1ppm 二氧化硫相當于2 86mg m3二氧化硫質量濃度 1 mol mol 1ppm 氮氧化物相當于2 06mg m3氮氧化物質量濃度 1 顆粒物過濾器干凈 不正常運行情形判別 顆粒物過濾器骯臟 積灰影響正常采樣 2 皮托管應無變形 并與氣流方向垂直 手搖緊固法蘭無松動 不正常運行情形判別 皮托管變形 堵塞 與煙道氣流方向偏離 不垂直 3 熱敏溫度計安裝位置有效 固定無松動 其表面應無積灰 不正常運行情形判別 熱敏溫度計安裝位置無效 固定松動 其表面有腐蝕情況 有積灰 4 儀器內部管路連接緊固 管壁無積灰及冷凝水 不正常運行情形判別 儀器內部管路連接松動 管壁存在積灰及冷凝水 分析單元 空氣過量系數 皮托管系數K值 煙道截面積 速度場系數應與登記備案一致 不正常運行情形判別 空氣過量系數 皮托管系數K值 煙道截面積與登記備案不一致 查看量程 廢氣排放量 氣態污染物濃度等換算符合HJ T397的有關要求 不正常運行情形判別 煙氣參數轉換為標準要求的數據未按HJ T397進行計算 廢氣排放量 氣態污染物濃度等換算不符合HJ T397的有關要求 污染物折算排放濃度計算公式 調參數 查數據 1 數據傳輸檢查2 數據邏輯關系一致性3 數據異常判別 數據傳輸檢查 去現場之前 到監控中心調取一段時間的歷史數據到現場端設備工控機上調取同樣時間段數據 對照檢查調閱CEMS系統的歷史數據 從日報 月報和季報數據中查看數據異常 缺失情況和標記以及處理方式和處理結果若在線停運 是否手工報數 數據邏輯關系一致性 以工況變化為例a 生產負荷升高 下降 在污染治理設施運行狀況不變的情況下 自動監控數據應相應增大 降低 反之則為異常 b 生產負荷不變 污染治理設施運行狀況正常 不正常的情況下 自動監控數據應相應降低 增大 反之則為異常 c 生產原料污染物成分增加 降低 在污染治理設施運行狀況不變的情況下 自動監控數據應相應增大 降低 反之則為異常 d 生產工藝改進或實施清潔生產前后 在污染治理設施運行狀況不變的情況下 自動監控數據應存在由大到小的變化 數據真實性檢查 檢查分析儀器數據 數采儀數據 監控中心數據是否一致 數據變化幅度無正當理由長期在 2 范圍內波動 可通過標準樣品實驗確定測試數據是否真實 標準樣品濃度應大于實際樣品濃度 小于量程上限 2020 3 14 67 數據異常初判 長期無正當理由無自動監控數據 數據變化幅度無正當理由長期在某一固定值上下小幅波動 數據變化長期保持在儀器量程的2 以內的 自動監控數據長期在儀器分析方法檢出限上下波動 監督性監測數值與同時段自動監控數值的誤差 超過HJ T354及HJ T75規定的比對監測指標范圍 案例 檢查DCS系統 1 通過DCS檢查CEMS數據準確性對于用煙氣脫硫且CEMS測點安裝在混合煙道上的的燃煤電廠 可在DCS通過開啟旁路 關增壓風機 或減小增壓風機電流 葉片開啟度 對其脫硫設施CEMS測點準確度進行驗證 一般來說 脫硫設施的CEMS是很靈敏的 正常情況下做以上實驗 5分鐘內CEMS出口SO2濃度就會開始上升并逐步與入口濃度相當 資料檢查時 一般需要企業準備好如下材料 機組投運時間 核算期的合計表和啟停機記錄 脫硫裝置投運時間 核算期的合計表和啟停機記錄 脫硫裝置停運及開啟旁路的報告 分機組發電量 分機組燃煤量 脫硫劑使用量 脫硫產物產量 煤質化驗單 煤質化驗單月報表 在線監測 CEMS 月報表 DCS趨勢曲線等 2 通過DCS檢查脫硫設施的運行情況 通過DCS對電廠實時的排放情況 運行情況進行檢查a 檢查PH計 運行中PH值控制在5 4 5 8 PH值過低表示吸收塔反應條件酸性過高 此時SO2吸收率較低 石灰石漿液量不夠 同時會造成設備腐蝕 當PH值低于5時 亞硫酸鈣將生成亞硫酸氫鈣 影響石膏品質 PH值過高會造成管道腐蝕 當PH值驟然升高時 急速結晶導致結垢 b 脫硫島入口煙氣量和煙囪煙氣量對比 由于溫度變化和含水量 煙囪煙氣量比脫硫島入口煙氣量大3 5 C 從溫度變化判斷旁路擋板是否關嚴吸收塔出口溫度和煙囪入口溫度 一般要求相差不大于3 有GGH溫度80 無GGH溫度50 3 歷史數據站的檢查調閱脫硫歷史趨勢曲線 一般可以生成8條曲線 鍋爐負荷 增壓風機電流 增壓風機動葉角度 入口煙氣量 入口溫度 入口SO2含量 漿液泵電流 出口SO2含量等其他參考數據 出口煙氣量 出口溫度 出口粉塵含量等歷史站的數據環保部要求至少保存6個月備查 主要邏輯關系a 當機組負荷為0時 機組停運 相應的增壓風機電流 原煙氣二氧化硫濃度 漿液泵電流等參數應該也為0 此時煙氣量 凈煙氣二氧化硫濃度應為一個較小的數值 而旁路擋板此時一般是開啟的 b 當機組正常運行時 如增壓風機電流或漿液泵電流為0 則脫硫設施停運 此時脫硫效率應為0 原煙氣二氧化硫濃度與凈煙氣二氧化硫濃度應相差不大 c 當機組與脫硫設施都正常運行時 一般來說增壓風機電流 漿液泵電流 煙氣量會隨機組負荷的增加而增加 d 如旁路開關信號為1或開啟度數值不是0則代表旁路開啟 如未經環保部門批準則為偷排 1 開煙氣旁路問題2 增壓風機電流與發電負荷沒有同步變化 旁路開啟度 發電負荷 入口SO2 增壓風機電流 出口SO2 出口濃度作假 脫硫效率 機組負荷 增壓風機電流 出口SO2濃度 06 00 0012 03 27 12 00 0012 04 02 12 00 0012 04 08 機組負荷基本恒定 但增壓風機在12 04 01日停運 理論上出口煙氣濃度升高 但實際出口SO2濃度不變 判斷出口濃度作假 出口煙氣量作假 機組負荷 17 10 3012 06 27 07 15 0012 06 28 17 20 0012 06 28 通過核查發現 凈煙氣流量值不符合相應時刻機組負荷產生煙氣量的范圍 通過整改 發現在2012 6 2814 05分之前 煙氣流量是用實際值除以系數3 6 整改后從140跳變到500左右 由此判斷機組出口流量作假 給煤機流量 凈煙氣流量 旁路擋板狀態作假 脫硫效率 旁路擋板開度 增壓風機電流 出口SO2濃度 17 05 0012 04 07 05 10 0012 04 09 17 15 0012 04 10 12 04 0820 23 00 機組運行 增壓風機停機 旁路擋板仍為關閉 則說明旁路擋板狀態為作假 機組負荷 脫硫停運 在線數據網絡斷 原煙氣SO2濃度 旁路擋板開度 增壓風機電流 出口SO2濃度 17 17 0011 04 29 17 22 0011 05 01 17 27 0011 05 03 自11 01 01 旁路擋板打開 脫硫設施停運 理論上出口濃度升高 但實際在線數據中斷 判斷是用網絡中斷回避偷排 機組負荷 出入口SO2濃度采用模擬量回路 原煙氣SO2濃度 旁路擋板開度 增壓風機電流 出口SO2濃度 17 27 0011 05 01 17 32 0011 05 05 17 27 0011 05 03 11 05 04 增壓風機停機 旁路擋板打開 凈煙氣SO2濃度應相應升高 但凈煙氣SO2濃度仍然保持和原煙氣SO2濃度相應的變化趨勢 判斷為采用模擬量 出入口SO2濃度采用模擬量回路 原煙氣SO2濃度 出口SO2濃度 17 00 0011 05 04 18 00 0011 05 04 19 00 0011 05 04 原煙氣SO2濃度和凈煙氣SO2濃度趨勢一致 脫硫效率恒定在96 1 實際脫硫效率應該是有一定波動的 由此判斷出入口SO2濃度采用模擬量回路 脫硫效率 不正常的曲線 石灰石 石膏濕法脫硫 循環流化床 爐外噴鈣 氨法脫硫 管理制度及相關文件 臺賬檢查 1 崗位責任管理制度2 設備操作和使用制度3 設備運行和維護制度4 設備校驗和比對制度5 相關文件檢查6 相關臺賬檢查 崗位責任管理制度 排污單位的責任運行機構的責任設備供應商或設備制造商的責任管理人員的崗位責任運行維護人員的崗位責任事故報告及應急制度設備更新 更換 程序和制度設備檔案建立和存檔管理制度設備日常運行自查制度 設備操作和使用制度 設備使用管理說明系統運行操作規程系統運行作業指導書 設備運行和維護制度 日常巡檢制度及巡檢內容期維護制度及定期維護內容定期校驗和校準制度及內容易損 易耗品的定期檢查和更換制度 設備校驗和比對制度 采用國家認可的標準物質對自動監測設備進行現場校驗的頻次 周期的規定每月至少2次用標氣或校準裝置校準一次儀器零點和量程并觀察響應時間和回零時間每三個月對儀器進行